巴威在浙江登陆,为何北京和东北暴雨?赛先生
最近的“巴威”台风在浙江登陆,却可以把海上水汽沿副高边缘送到北方,让京津冀、东北成了暴雨中心。这再次说明:台风作为一个横跨千里的复杂系统,其登陆点和影响范围是两回事。
图源:Pixabay
7月11日深夜,台风“巴威”在浙江玉环登陆,给当地带来猛烈的风雨天气。但就在台风登陆前后,北京全市普降暴雨,超10万人被迫转移,而造成京津冀暴雨的重要原因之一,就是远在千里之外的台风“巴威”。
7月12日晚,当台风掠过安徽时,纵使天气预报显示台风还有8级,包括笔者在内的许多人都没有感受到巨大的风力。而到了7月13日清晨,一条长长的雨带在东北形成,沈阳单日降水超过历史极值,连续两天发布暴雨红色预警。造成东北强降水的重要原因,也是当时的台风“巴威”。
东南沿海的台风中心雨区与北方的雨带(中央气象台)
如果只是盯着台风路径图,确实想不通明明台风还在南方,北方却沦为泽国。这其实是很多人认识台风时容易产生的误区,台风并不是一团沿着路径移动的雨云,它会影响周围数千公里范围内的空气运动。路径图上的那条线只能告诉我们台风中心经过哪里,却无法告诉我们,台风带来的水汽被送去了哪里。完整地理解台风,能帮助我们更好地应对周遭的天气变化。
台风的影响,远大于它的个头
台风的结构大家并不陌生,它会出现在中学地理教材与一些科普图文当中。最中心的是台风眼,空气以下沉为主,风力通常比较小,甚至有可能无风无雨;眼外面是眼墙,这是整个台风风雨最大的地方;再向外,是一条条围绕中心旋转的螺旋雨带,雨带经过时,可能突然出现暴雨和大风,而在雨带之间,雨势又会暂时减弱。
台风结构三维示意图(Eumetrain)
当然,并不是每个台风都长得像教科书上的示意图一样周正。只有发展成熟、结构比较完整的台风,才可能拥有清晰的台风眼和闭合眼墙。较弱的台风,或者受到风切变、陆地和其他天气系统(甚至是火山爆发)干扰的台风,云系往往会变得松散、残缺,甚至明显偏向一侧。当然这种基本的格局还是保留的。
但这样的结构图,只能告诉我们台风内部哪里风大雨强。要理解它为什么能影响千里之外,还要把台风放到整个大气环流中去看。台风说白了就是一个低压涡旋,它周围的空气会围绕低压中心旋转,并不断向中心汇聚。与此同时,台风还会与副热带高压、夏季风、冷空气和其他天气系统相互作用,从而改变大范围的风向、水汽输送和天气形势。
7月8日的台风巴威,风眼清晰可见(NASA)
这种影响并不总是表现为降雨。对于东南沿海地区来说,台风到来之前并不一定马上下雨。如果某地暂时位于台风外围的下沉区域,空气在下沉过程中受到压缩而升温,云层也会受到抑制,天气便可能变得晴朗炎热。再加上本就充足的水汽,那真是又闷又热。气象爱好者一般戏称这个区域为“空调外机”。而在其他方向,台风外围的气流又能把海上的暖湿空气源源不断地向外输送,甚至送到上千公里之外。
巴威登陆前,其西侧有大片的晴空区(国家卫星气象中心)
最近北京和东北出现暴雨,关键就在于海上的水汽先到了北方。
台风未到,水汽先行
雨的形成,主要有以下几个条件:足够多的水汽、供水汽凝结的凝结核(这个遍地都是),以及让空气达到饱和的条件,最常见的就是空气上升冷却。如果是暴雨,还需要持续的水汽补充和上升运动,并让降水系统在同一地区停留或者反复经过。
“巴威”提供的,就是源源不断的水汽。
北半球台风外围的空气大体围绕中心逆时针旋转。当“巴威”位于我国东南沿海附近时,一方面,活跃的西南季风不断为台风补充暖湿空气;另一方面,台风外围环流与副热带高压边缘的气流相互配合,共同加强了向北的水汽输送。这些气流就像一条铺设在空中的输水管道,让暖湿空气沿着副热带高压边缘不断向北输送。因此台风中心虽然还在千里之外,海洋水汽却已经提前抵达北方。
7月12日21时的气流运行情况,不论是在近地面(左)还是500hpa的高空(右),大量暖湿气流都被导向东北(earth.nullschool.net)
当然只有水汽还不够。这顶多只是制造暴雨的原料,如果没有一个好的加工设备也是很难出厂的。而这个加工设备一般就是让暖湿气流抬升。当空气温度降低时,其所能容纳的水分也会变少,达到临界值(也就是饱和)之后,就会将多余的水凝结成小水滴,云层也会越长越厚。能让暖湿气流抬升的力量有很多。一种是遇到北方南下的冷空气时,密度较小的暖空气会被迫沿着冷空气向上爬升;一种则是受到地形阻挡而抬升。除此之外,低涡、切变线以及局地的气流辐合,也能让暖湿空气不断向上运动。
不同温度下使1千克干空气达到饱和的水汽量(《气象学与生活》)
有时,对流云团还会沿着相似的路线接连生成。前一片云团刚刚离开,后一片云团又从同一方向补上,如同一节节车厢驶过。这种现象被称为“列车效应”。7月13日早晨,沈阳便出现了明显的列车效应。新的对流云团不断生成并替换前面的云团,连续造成短时强降水,推动当地降雨量迅速增加。
7月13日-14日沈阳降水分布图,呈现出明显的带状特征(沈阳发布)


